Explorando além dos materiais auxéticos, que têm a capacidade de encolher sob compressão ou expandir perpendicularmente à pressão aplicada, pesquisadores agora desenvolveram um novo material compósito que exibe comportamentos distintos conforme a temperatura a que é exposto.
Essa característica possibilita sua programação para desempenhar tarefas específicas, tornando-o especialmente adequado para integrar a próxima geração de robótica autônoma, destinada a interagir de maneira mais sofisticada com o ambiente.
Weichen Li e sua equipe, sediados na Universidade de Illinois Urbana-Champaign, nos Estados Unidos, empregaram algoritmos computacionais, combinando dois polímeros distintos e a tecnologia de impressão 3D para realizar engenharia reversa em um material capaz de se expandir e contrair em resposta a variações de temperatura, tanto com intervenção humana quanto sem.
A professora Xiaojia Zhang explicou: “Desenvolver um material ou dispositivo que reaja de maneiras específicas ao ambiente apresenta desafios consideráveis ao conceituar, utilizando apenas a intuição humana, dado o vasto leque de possibilidades de projeto. Optamos por colaborar com um algoritmo computacional para ajudar a determinar a melhor combinação e geometria dos materiais.”
Robótica Adaptativa do Material
O compósito bipolimérico exibe uma resposta variável a diferentes temperaturas, seja por controle do usuário ou detecção autônoma. Em temperaturas mais baixas, pode comportar-se como uma borracha maleável, enquanto em temperaturas elevadas assume características de um plástico rígido.
Em uma demonstração prática, o novo material termorresponsivo foi empregado para uma tarefa simples: ligar e desligar LEDs em resposta às flutuações de temperatura. Contudo, a equipe vislumbra possibilidades mais amplas.
“Nosso estudo evidencia que é viável criar um material com capacidade inteligente de detecção de temperatura, e imaginamos sua utilidade na robótica,” afirmou Zhang. “Por exemplo, se a capacidade de carga de um robô precisar se ajustar conforme a variação de temperatura, o material ‘entenderá’ como adaptar seu comportamento físico para interromper ou executar uma tarefa diferente.”
Entretanto, o cerne deste trabalho reside no processo de otimização, especialmente no algoritmo que auxiliou os pesquisadores a determinar a distribuição e geometria ideais dos dois polímeros para alcançar a funcionalidade desejada. Com o método validado, abre-se a possibilidade de explorar outras combinações ativadas por diferentes estímulos.
“Nosso próximo objetivo é aplicar essa técnica para agregar um nível adicional de complexidade ao comportamento programado ou autônomo do material, como a capacidade de perceber a velocidade de impacto de outro objeto,” anunciou Zhang. “Isso será crucial para que os materiais robóticos saibam como reagir diante de diversos perigos no ambiente.”
De acordo com Science.
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